Transferencia de calor por convección, el principio básico de los intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor se utilizan en una gran variedad de aplicaciones. Se emplean en sistemas de calefacción y refrigeración, en el procesamiento de alimentos, en la fabricación de productos químicos y farmacéuticos, en la extracción de petróleo y en muchas otras industrias. Hay tres tipos básicos de transferencia de calor por convección: conducción, convección y radiación. Los intercambiadores de calor usan estos tres principios básicos para transferir energía térmica de un lugar a otro o incluso entre dos o más objetos a diferentes temperaturas.
La conducción es la transferencia de calor directa de energía térmica a través de un material.
La transferencia de calor se produce cuando dos objetos tienen temperaturas diferentes. La velocidad del flujo de calor depende de tres factores:
1) la diferencia de temperatura entre los dos objetos;
2) el tipo y grosor de los materiales que los separan;
3) el tipo, número y tamaño de los «agujeros» presentes en cada material.
El calor transferido por conducción tiene cuatro características:
Se produce por contacto directo entre dos objetos;
Hace que un objeto se caliente mientras otro se enfría, ya que el calor fluye de caliente a frío;
Es proporcional a la diferencia de temperatura entre dos objetos, como sólidos o líquidos;
Viaja a una velocidad finita que depende de muchos factores, como la densidad y la estructura molecular
La transferencia de calor por convección es la transferencia de energía térmica por el movimiento de un líquido o un gas, como por ejemplo por el viento.
La transferencia de calor por convección se produce cuando un material (por ejemplo, el agua caliente) calienta un segundo material (por ejemplo, el agua fría). La energía térmica se transfiere de la sustancia caliente a la fría.
Los intercambiadores de calor son dispositivos que utilizan la convección para transferir energía térmica de un medio a otro. Un tipo común de intercambiador de calor es un sistema de aire acondicionado; este emplea ventiladores y bobinas para enfriar el aire, soplándolo sobre tubos llenos de refrigerante sumergidos en aceite o solución anticongelante de glicol.
La radiación es la transferencia de energía térmica por medio de ondas, como las de la luz.
La forma más conocida de radiación es la radiación solar, o luz. Es lo que nos calienta en un día soleado, y también se usa en las lámparas de calor para fines industriales o para las jaulas de reptiles. La radiación puede ser constructiva (calor) o destructiva (frío).
Los intercambiadores de calor emplean diferentes tipos de transferencia de calor en función de la aplicación.
La convección es un tipo de transferencia de calor, y se utiliza en todos los tipos de intercambiadores de calor. La conducción también es un tipo de transferencia de calor, y puede usarse por sí sola o junto con otros tipos para lograr la máxima eficacia. Por último, la radiación funciona difundiendo la energía en el espacio mediante ondas electromagnéticas. La radiación puede emplearse sola o en combinación con otros tipos para lograr la máxima eficacia.
En este artículo hemos tratado los tres tipos principales de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Los intercambiadores de calor se usan para transferir calor de un medio a otro. Para entender mejor estos tipos de transferencia de calor y cómo funcionan en una aplicación como un intercambiador de calor, es importante comprender sus principios básicos. Esperamos que la lectura de este artículo le haya servido para comprender cómo funcionan los intercambiadores de calor.
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